CN211512039U - 一种双频共口径发射的相控阵天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双频共口径发射的相控阵天线，它包括微波多层板，在微波多层板的上表面设置有两种频率天线组成的双频共口径天线阵面，在微波多层板的下表面设置有供电及控制器件，在微波多层板的内部设置有供电及控制层和馈电层。有效的利用了天线口径面积，同口径集成两种电磁波频率，利用两种频率对人体组织的穿透能力不同，可一次性对不同深度的肿瘤进行热疗，减少了病人热疗次数，减少病人身体及精神上的痛苦，同时节约时间提高热疗效率。

Description

一种双频共口径发射的相控阵天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种双频共口径发射的相控阵天线。

背景技术

体外微波热疗法即无损热疗，是利用天线的近场聚焦到一个较小的区域，它不需要将天线伸入到人体内部，可以有效避免对健康组织造成过大的损伤，真正的达到无痛无创的治疗效果。

肿瘤可以长在人体任何地方，并且肿瘤细胞可以同时扩散到人体其它器官，形成人体多处肿瘤且各肿瘤组织深度不一。目前，传统的体外肿瘤微波热疗仪(以下简称热疗仪)的辐射热源采用的是固定频率无源天线，因此传统热疗仪热源辐射位置固定，辐射人体深度固定，一次只能针对一处肿瘤进行热疗，所以为达到高效热疗效果，一次治疗需对病人进行二次甚至多次热疗，给病人造成身体及精神上的痛苦，因此一次治疗完成多处肿瘤热疗在现代医疗设备中便显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双频共口径发射的相控阵天线，可根据治疗需求同时形成两组不同频率的波束，分别实现对不同深度的肿瘤组织进行热疗；且可根据肿瘤位置不同，使天线在固定安装，而人体无需移动的情况下，波束电子扫描，调整波束辐射的位置，简化热疗仪的构架设计与工作模式。通过固定安装结构结合灵活准确的双频电子扫描波束，用以解决现有热疗仪天线存在的波束方向固定、波束穿透深度固定的技术问题，从而达到一次治疗完成多处肿瘤同时热疗的医学效果。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种双频共口径发射的相控阵天线，它包括微波多层板，在微波多层板的上表面设置有两种频率天线组成的双频共口径天线阵面，在微波多层板的下表面设置有供电及控制器件，在微波多层板的内部设置有供电及控制层和馈电层。

进一步地，所述供电及控制层设置在微波多层板上表面和馈电层之间，所述馈电层设置在供电及控制层和微波多层板下表面之间。

进一步地，设置在微波多层板下表面的供电及控制器件包括控制及供电接口、电源模块、控制模块、f1频率馈电输入端口、f2频率馈电输入端口、f1频率功放及移相芯片和f2频率功放及移相芯片。

进一步地，所述馈电层包括f1频率馈电层和f2频率馈电层，f1 频率馈电层设置在f2频率馈电层上方。

进一步地，双频共口径天线阵面由多个f1频率单元天线和多个 f2频率单元天线组成，且f1频率单元天线和f2频率单元天线之间呈交错布局排布。

进一步地，f1频率单元天线和f2频率单元天线之间呈交错布局排布为f1频率单元天线设置在f2频率单元天线的四周，且每个f1频率单元天线之间的距离相等。

进一步地，控制及供电接口与电源模块电连接，电源模块、控制模块、f1频率功放及移相芯片和f2频率功放及移相芯片皆与供电及控制层电连接，控制模块通过供电及控制层对f1频率功放及移相芯片和f2频率功放及移相芯片进行控制。

进一步地，f1频率馈电输入端口与f1频率馈电层电连接实现f1 频率馈电信号的输入，f1频率馈电层与f1频率功放移相芯片电连接实现f1频率的相位控制和功率放大，f1频率功放移相芯片垂直电连到f1频率单元天线将信号馈入f1频率单元天线中。

进一步地，f2频率馈电输入端口与f2频率馈电层电连接实现f2 频率馈电信号的输入，f2频率馈电层与f2频率功放移相芯片电连接实现f2频率的相位控制和功率放大，f2频率功放移相芯片垂直电连到f2频率单元天线将信号馈入f2频率单元天线中。

进一步地，所述f1频率单元天线和f2频率单元天线都是相控阵天线。

本实用新型的有益效果是：一种双频共口径发射的相控阵天线，有效的利用了天线口径面积，同口径集成两种电磁波频率，利用两种频率对人体组织的穿透能力不同，可一次性对不同深度的肿瘤进行热疗，减少了病人热疗次数，减少病人身体及精神上的痛苦，同时节约时间提高热疗效率。

另外采用相控阵天线体制，天线具有波束可扫描特性，热疗仪天线位置可固定，通过指令精确调整相控阵波束指向对人体不同位置的肿瘤进行靶向热疗，可省掉现有热疗仪设备辐射天线必须通过机械移动带来的相关辅助设备，节约了医疗设备成本，同时也避免了为适应天线位置病人热疗时身体体位的不舒适性。

附图说明

图1为本实用新型的结构图；

图2为双频发射共口径天线组成原理框图；

图3为双频共口径天线阵面的天线排布图；

图4为双频发射共口径相控阵天线馈电网路示意图；

图5为双频发射共口径相控阵天线原理框图；

图中，1-微波多层板，2-f1频率单元天线，3-f2频率单元天线， 4-控制及供电接口，5-电源模块，6-控制模块，7-f1频率馈电输入端口，8-f2频率馈电输入端口，9-f1频率功放和移相芯片，10-f2频率功放和移相芯片，11-供电及控制层，12-馈电层，13-f1频率馈电层， 14-f2频率馈电层。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种双频共口径发射的相控阵天线，它包括微波多层板1，在微波多层板1的上表面设置有两种频率天线组成的双频共口径天线阵面，在微波多层板1的下表面设置有供电及控制器件，在微波多层板1的内部设置有供电及控制层11和馈电层12。

所述供电及控制层11设置在微波多层板1上表面和馈电层12之间，所述馈电层12设置在供电及控制层11和微波多层板1下表面之间。

设置在微波多层板1下表面的供电及控制器件包括控制及供电接口4、电源模块5、控制模块6、f1频率馈电输入端口7、f2频率馈电输入端口8、f1频率功放及移相芯片9和f2频率功放及移相芯片 10。

如图2所示，所述馈电层12包括f1频率馈电层13和f2频率馈电层14，f1频率馈电层13设置在f2频率馈电层14上方。

如图3所示，双频共口径天线阵面由多个f1频率单元天线2和多个f2频率单元天线3组成，且f1频率单元天线2和f2频率单元天线3之间呈交错布局排布。

f1频率单元天线2和f2频率单元天线3之间呈交错布局排布为 f1频率单元天线2设置在f2频率单元天线3的四周，且每个f1频率单元天线2之间的距离相等。

进一步地，根据两种频率，波长不同，阵列中单元间距不同，在同一口径下设计为利用频率f2天线阵列单元间距的空隙布局，交错布局频率f1天线阵列单元，共同设置在微波多层板1上表层，在频率f1单元天线对应位置采用垂直互连的形式，将位于微波多层板底层的频率f1功放芯片输出的信号馈入频率f1单元天线中；在频率f2 单元天线对应位置采用垂直互连的形式，将位于微波多层板底层的频率f2功放芯片输出的信号馈入频率f2单元天线中。

控制及供电接口4与电源模块5电连接，电源模块5、控制模块 6、f1频率功放及移相芯片9和f2频率功放及移相芯片10皆与供电及控制层11电连接，控制模块6通过供电及控制层11对f1频率功放及移相芯片9和f2频率功放及移相芯片10进行控制。

f1频率馈电输入端口7与f1频率馈电层13电连接实现f1频率馈电信号的输入，f1频率馈电层13与f1频率功放移相芯片9电连接实现f1频率的相位控制和功率放大，f1频率功放移相芯片9垂直电连到f1频率单元天线2将信号馈入f1频率单元天线2中。

f2频率馈电输入端口8与f2频率馈电层14电连接实现f2频率馈电信号的输入，f2频率馈电层14与f2频率功放移相芯片10电连接实现f2频率的相位控制和功率放大，f2频率功放移相芯片10垂直电连到f2频率单元天线3将信号馈入f2频率单元天线3中。

所述f1频率单元天线2和f2频率单元天线3都是相控阵天线。

进一步地，如图4所示，f1频率单元天线2发射的电磁波频率为 915MHz，f2频率单元天线3射频的电磁波频率为2450MHz；频率f1 与频率f2的馈电层网络采用功分网络形式，集成在微波多层板内不同的分层，避免不同频率之间的布线干涉以及信号串扰。f1频率馈电层13将输入的1路电磁波信号等比例分配为16个电磁波信号进入 16个频率f1信号发射通道,f2频率馈电层14将输入的1路电磁波信号等比例分配为64个电磁波信号进入64个频率f2信号发射通道。

如图5所示，本实用新型的原理为：两种频率各自具备一套独立的射频工作系统，包括馈电层网络、功率放大器、移相器，而电源模块和控制模块则共用；f1频率和f2频率两组电磁波信号分别进入其对应的相控阵天线馈电网络进入相应的射频通道，经过通道的相位控制以及功率放大后，由相应频率的单元天线辐射，在空间进行相位及能量合成，形成任意指定指向的波束。波束控制模块可根据指令控制电源模块，相控阵天线可选择其中一组频率单独工作或两组频率同时工作。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种双频共口径发射的相控阵天线，其特征在于：它包括微波多层板(1)，在微波多层板(1)的上表面设置有两种频率天线组成的双频共口径天线阵面，在微波多层板(1)的下表面设置有供电及控制器件，在微波多层板(1)的内部设置有供电及控制层(11)和馈电层(12)。

2.根据权利要求1所述的一种双频共口径发射的相控阵天线，其特征在于：所述供电及控制层(11)设置在微波多层板(1)上表面和馈电层(12)之间，所述馈电层(12)设置在供电及控制层(11)和微波多层板(1)下表面之间。

3.根据权利要求1所述的一种双频共口径发射的相控阵天线，其特征在于：设置在微波多层板(1)下表面的供电及控制器件包括控制及供电接口(4)、电源模块(5)、控制模块(6)、f1频率馈电输入端口(7)、f2频率馈电输入端口(8)、f1频率功放及移相芯片(9)和f2频率功放及移相芯片(10)。

4.根据权利要求2所述的一种双频共口径发射的相控阵天线，其特征在于：所述馈电层(12)包括f1频率馈电层(13)和f2频率馈电层(14)，f1频率馈电层(13)设置在f2频率馈电层(14)上方。

5.根据权利要求1所述的一种双频共口径发射的相控阵天线，其特征在于：双频共口径天线阵面由多个f1频率单元天线(2)和多个f2频率单元天线(3)组成，且f1频率单元天线(2)和f2频率单元天线(3)之间呈交错布局排布。

6.根据权利要求5所述的一种双频共口径发射的相控阵天线，其特征在于：f1频率单元天线(2)和f2频率单元天线(3)之间呈交错布局排布为f1频率单元天线(2)设置在f2频率单元天线(3)的四周，且每个f1频率单元天线(2)之间的距离相等。

7.根据权利要求3所述的一种双频共口径发射的相控阵天线，其特征在于：控制及供电接口(4)与电源模块(5)电连接，电源模块(5)、控制模块(6)、f1频率功放及移相芯片(9)和f2频率功放及移相芯片(10)皆与供电及控制层(11)电连接，控制模块(6)通过供电及控制层(11)对f1频率功放及移相芯片(9)和f2频率功放及移相芯片(10)进行控制。

8.根据权利要求5所述的一种双频共口径发射的相控阵天线，其特征在于：f1频率馈电输入端口(7)与f1频率馈电层(13)电连接实现f1频率馈电信号的输入，f1频率馈电层(13)与f1频率功放及移相芯片(9)电连接实现f1频率的相位控制和功率放大，f1频率功放及移相芯片(9)垂直电连到f1频率单元天线(2)将信号馈入f1频率单元天线(2)中。

9.根据权利要求5所述的一种双频共口径发射的相控阵天线，其特征在于：f2频率馈电输入端口(8)与f2频率馈电层(14)电连接实现f2频率馈电信号的输入，f2频率馈电层(14)与f2频率功放及移相芯片(10)电连接实现f2频率的相位控制和功率放大，f2频率功放及移相芯片(10)垂直电连到f2频率单元天线(3)将信号馈入f2频率单元天线(3)中。

10.根据权利要求5所述的一种双频共口径发射的相控阵天线，其特征在于：所述f1频率单元天线(2)和f2频率单元天线(3)都是相控阵天线。

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